發(fā)布時間：2020-11-21 22:47

　　 固體火箭發(fā)動機是火箭彈、導(dǎo)彈的動力裝置,藥柱是固體火箭發(fā)動機的核心部分。本文對翼柱型藥柱的燃燒規(guī)律進行了研究,基于遺傳算法對翼柱型藥柱進行了優(yōu)化設(shè)計,對翼柱型藥柱固化降溫過程中的力學(xué)響應(yīng)進行了研究,對過載條件下藥柱的力學(xué)響應(yīng)進行了研究,對管型藥柱發(fā)動機在點火時期內(nèi)流場進行了數(shù)值計算。主要工作內(nèi)容及結(jié)論如下:1、研究了平底翼柱型藥柱的燃燒規(guī)律。結(jié)果表明:當翼槽數(shù)為8,長徑比為1.7時,藥柱燃燒更接近恒面性;以藥柱外徑為基準,當藥柱設(shè)計參數(shù)翼頂緣相對半徑大于0.36且小于0.71,翼槽相對深度大于0.17且小于0.375,翼槽相對厚度小于0.036時,藥柱燃燒呈現(xiàn)先增面后減面性,當設(shè)計參數(shù)在給定范圍外時,藥柱燃燒呈現(xiàn)單增面性或單減面性。2、研究了橢球翼柱型藥柱的燃燒規(guī)律。結(jié)果表明:以藥柱外徑為基準,當翼頂緣相對半徑小于0.2,翼槽相對深度小于0.3,翼槽相對厚度小于0.15,藥柱前圓柱段內(nèi)孔相對半徑小于0.1,藥柱后圓柱段內(nèi)孔相對半徑大于0.2且小于0.3時,藥柱燃燒過程更加接近恒面性。3、以藥柱燃燒面積方差為目標函數(shù),對翼柱型藥柱進行了優(yōu)化設(shè)計。結(jié)果表明:優(yōu)化后的藥柱燃燒面積方差更小,燃燒過程更平穩(wěn),更接近恒面性。4、研究了固化降溫過程中翼柱型藥柱的力學(xué)響應(yīng)。結(jié)果表明:在降溫過程中,翼柱型藥柱的最大應(yīng)力與最大應(yīng)變出現(xiàn)在翼槽右側(cè)平面與翼槽底面相交處,隨著藥柱泊松比的減小,藥柱最大應(yīng)力與最大應(yīng)變也呈現(xiàn)減小的趨勢。5、研究了過載條件下發(fā)動機的力學(xué)響應(yīng)。結(jié)果表明:臥式運輸中,藥柱最大應(yīng)力點出現(xiàn)在底部端面內(nèi)孔處,立式運輸中,藥柱最大應(yīng)力點出現(xiàn)在底部端面外側(cè);在載荷相同的條件下,錐柱型藥柱最大應(yīng)力點出現(xiàn)在錐形槽側(cè)面,且比管型藥柱最大應(yīng)力大14.67%;隨著過載載荷、藥柱泊松比的增大,藥柱的最大應(yīng)力最大應(yīng)變呈現(xiàn)增大的趨勢。6、研究了管型藥柱固體火箭發(fā)動機點火時期的內(nèi)流場。結(jié)果表明:點火器產(chǎn)生的高溫高壓燃氣率先使內(nèi)燃管型藥柱右端面處的溫度達到推進劑著火點,燃燒火焰由裝藥的右端向左端逐漸擴散。
【學(xué)位單位】：沈陽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：V435
【部分圖文】：

用于通訊架線、飛機彈射座椅等特殊用途。??固體火箭發(fā)動機主要有四個基本組成部分，分別為固體推進劑裝藥（藥柱）、??燃燒室殼體、噴管和點火裝置，如圖１．１所示。固體推進劑裝藥，也就是藥柱，是??固體火箭發(fā)動機的動力來源，燃燒室殼體形成的內(nèi)腔為藥柱的燃燒提供了場所，??點火裝置用于點燃裝藥表面，藥柱燃燒生成的高溫高壓燃氣通過拉瓦爾噴管加速??噴出，產(chǎn)生推力，藥柱完全燃燒后，發(fā)動機停止工作。??０?０?０?…巧體。推進劑。裝藥ｎ??１＞１???＼ｒ＾??＝ｎ?Ｏ?Ｐ?辦?＆?Ｑ?Ｑ?Ｏ?＾?Ｑ?ｏ?／?／??燃燒室殼體ｙ?點火裝置ｊ噴管ｙ??圖１．１固體火箭發(fā)動機簡圖??Ｆｉｇ．?１．１?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｏｌｉｄ?ｒｏｃｋｅｔ?ｍｏｔｏｒ??隨著科技的發(fā)展，未來戰(zhàn)爭中固體火箭發(fā)動機將扮演著越來越重要的角色，??因此需要對發(fā)動機裝藥進行不斷的優(yōu)化，進而探究更加滿足實戰(zhàn)要求的固體推進??－］－??

圖２．２平底翼柱型藥柱三維模型及燃面劃分示意圖??Ｆｉｇ２．２?Ｇｅｏｍｅｔｒｙ?ｏｆ?３Ｄ?ｆｉｎｏｃｙｌ?ｇｒａｉｎ?ｗｉｔｈ?ｆｌａｔ?ｈｅａｄ?ａｎｄ?ｐｒｏｆｉｌｅ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｂｕｒｎｉｎｇ?ａｒｅａ??２．１．２燃燒過程中關(guān)鍵點的確定??藥柱的燃燒過程遵從平行層燃燒定律，它基于以下假設(shè)：??１）整個裝藥的燃燒表面同時點燃；??２）裝藥成分均勻，燃燒表面各點的條件相同；??３）燃燒表面上各點均向內(nèi)部推移，且燃速相同。??藥柱在燃燒過程中，燃燒面積發(fā)生變化時所對應(yīng)的燃去肉厚ｅ稱為關(guān)鍵點＾??（ｉ＝ｌ，２，?３，．．．）。對于本章中所研究的平底翼柱型藥柱來說，其關(guān)鍵點ａ?（ｉ＝ｌ，??２，?３，?４，?５，?６）出現(xiàn)的位置如圖２．３所示，分別為：翼槽相連點ｅ／，翼槽底面燃??盡點翼頂緣與藥柱外側(cè)面相連點側(cè)端面燃盡點翼頂緣燃盡點，藥??－１０－??

??圖２．１平底翼柱型藥柱剖面及設(shè)計參數(shù)示意圖??Ｆｉｇ２．１?Ｐｒｏｆｉｌｅ?ｏｆ?ｆｉｎｏｃｙｌ?ｇｒａｉｎ?ｗｉｔｈ?ｆｌａｔ?ｈｅａｄ?ａｎｄ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ??一?＼?４??＼??ｖ??＾?Ｓ１１??ｄ??ｖ?Ｓ５?Ｓ６Ｓ１０??Ｔ?ｖｔ１丨斗，??１?Ｉ?ｚ?匕??圖２．２平底翼柱型藥柱三維模型及燃面劃分示意圖??Ｆｉｇ２．２?Ｇｅｏｍｅｔｒｙ?ｏｆ?３Ｄ?ｆｉｎｏｃｙｌ?ｇｒａｉｎ?ｗｉｔｈ?ｆｌａｔ?ｈｅａｄ?ａｎｄ?ｐｒｏｆｉｌｅ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｂｕｒｎｉｎｇ?ａｒｅａ??２．１．２燃燒過程中關(guān)鍵點的確定??藥柱的燃燒過程遵從平行層燃燒定律，它基于以下假設(shè)：??１）
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本文編號：2893717